自27日起，北京市各项污染物浓度迅速上升，特别是PM2.5上升尤为明显，各地区空气污染级别一日之内出现跨两级增长，从前一日的三四级轻度及中度污染直接跃升至五六级重度及严重污染，空气质量恶化的速度非常快。
记者从北京市环保局了解到，与第一次重污染期间南高北低的特点不同，本次重污染过程呈市区略高而郊区略低的分布特点，且总体污染分布相对较为均匀，各地区间污染水平差异较小。复合型污染特征明显，本次重污染过程以PM2.5污染最为严重，全市各地区首要污染物均为PM2.5，但其他污染物，如可吸入颗粒物PM10、二氧化氮均处于高浓度水平，各地区均有多项污染物同时超标，说明本次污染来源广泛、较为复杂，为典型的复合型重污染。
据介绍，极端不利的气象条件是形成本次重污染的直接诱因。近日本市大气整体处于静稳状态，地面基本静风，湿度接近饱和，这种条件下，各类污染源排放的污染物难以扩散，在空气中持续积累，导致空气中的污染物浓度水平不断升高。同时，在静稳和大雾的条件下，高浓度气态污染物易发生化学反应，转化为PM2.5，进一步提高了PM2.5的污染水平。
而污染物排放大是空气重污染的根本原因。机动车、燃煤、工业污染和扬尘是本市大气污染的主要来源，2012年，全市机动车保有量已达520万辆；全市燃煤总量仍保持在2300万吨，汽柴油消费总量达到630万吨；全市建筑施工面积仍高达1.9亿平方米，这些使得污染物排放总量居高不下。在当前这种极端不利的气象条件下，能够容纳污染物的大气环境容量急剧压缩减小，使得污染物排放量远超过环境容量，最终造成重污染。从监测数据来看，城区PM2.5的浓度水平较郊区普遍高15%以上，其中主要位于城区的交通监测站点浓度水平比周边环境站点也高出20%以上，也从一定程度上说明机动车等污染源排放对本市空气质量的重大影响。
PM2.5区域污染传输也是形成本次重污染的重要因素。27至28日，我国的华北、华中、华东、东北南部等地区普遍为雾霾天气，空气污染严重。期间本市周边石家庄、保定、邢台等多个城市空气质量也达到6级严重污染，其中石家庄空气质量指数达到500最高上限。
